JPH04186726A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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- JPH04186726A JPH04186726A JP31533390A JP31533390A JPH04186726A JP H04186726 A JPH04186726 A JP H04186726A JP 31533390 A JP31533390 A JP 31533390A JP 31533390 A JP31533390 A JP 31533390A JP H04186726 A JPH04186726 A JP H04186726A
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Landscapes
- Physical Vapour Deposition (AREA)
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、半導体装置の製造方法に関し、特にバリアメ
タルを用（・た電極配線の形成方法に関する。
タルを用（・た電極配線の形成方法に関する。
従来、層間絶縁膜の上下でシリコン基板と電極配線との
コンタクトをとる場合、第１図に示すようにＡＩ２配線
１７の下にバリアメタルとしてチタン（Ｔｉ）膜１５と
チタンナイトライド（ＴｉＮ）膜１６を形成し、３層積
層配線を構成して（・る。
コンタクトをとる場合、第１図に示すようにＡＩ２配線
１７の下にバリアメタルとしてチタン（Ｔｉ）膜１５と
チタンナイトライド（ＴｉＮ）膜１６を形成し、３層積
層配線を構成して（・る。
通常、ＴｉＮ膜の形成にはスパッタリング法が用いられ
るが、成膜直後のＴｉＮ膜は完全なＴｉＮとはなってお
らず、結晶性も悪い、そこでＴｉＮ膜の堆積後、ランプ
アニールを用し・て、Ｎ２やＮＨ３などの窒化雲囲気中
で５００〜９００℃。
るが、成膜直後のＴｉＮ膜は完全なＴｉＮとはなってお
らず、結晶性も悪い、そこでＴｉＮ膜の堆積後、ランプ
アニールを用し・て、Ｎ２やＮＨ３などの窒化雲囲気中
で５００〜９００℃。
２０〜６０秒の熱処理を行ない、ＴｉＮの結晶化を促進
しバリア性の向上を図ってし・た。
しバリア性の向上を図ってし・た。
また、ＴｉＮ膜のバリア性向上のもう一つの手段として
、反応性スパッタリングを用いたＴｉＮ膜の形成の際に
スパッタガスに３〜６％程度の０２を添加し、酸素を含
有したＴｉＮ膜を形成しバリア性を向上させていた。
、反応性スパッタリングを用いたＴｉＮ膜の形成の際に
スパッタガスに３〜６％程度の０２を添加し、酸素を含
有したＴｉＮ膜を形成しバリア性を向上させていた。
この従来の半導体装置の製造方法におけるＴｉＮ膜の形
成方法では、ランプアニールを用いて結晶化を行ないバ
リア性を向上させる場合、ＴｉＮの急速な加速による結
晶化でＴｉＮ膜の急激な収縮が起り、ＴｉＮ膜に無数の
微細なりラックが発生し、バリア性の劣化が起こること
かあった。
成方法では、ランプアニールを用いて結晶化を行ないバ
リア性を向上させる場合、ＴｉＮの急速な加速による結
晶化でＴｉＮ膜の急激な収縮が起り、ＴｉＮ膜に無数の
微細なりラックが発生し、バリア性の劣化が起こること
かあった。
また、スパッタカス中に０２を添加して酸素を含有させ
たＴｉＮ膜を形成してバリア性を向上させる場合には、
膜質の制御が難しく安定した膜質のＴｉＮを得ることが
困難であるという問題があった。
たＴｉＮ膜を形成してバリア性を向上させる場合には、
膜質の制御が難しく安定した膜質のＴｉＮを得ることが
困難であるという問題があった。
本発明の半導体装置の製造方法は、シリコン基板上にバ
リアメタル膜であるチタン膜とチタンナイトライド膜、
その上にアルミニウム膜を堆積して３層積層電極を形成
する工程において、前記チタンナイトライド膜が酸素を
４００〜５０００ｐｐｍ含有するＴｉあるいはＴｉＮタ
ーゲットを用いたスパッタリング法を用いて形成されて
いる。
リアメタル膜であるチタン膜とチタンナイトライド膜、
その上にアルミニウム膜を堆積して３層積層電極を形成
する工程において、前記チタンナイトライド膜が酸素を
４００〜５０００ｐｐｍ含有するＴｉあるいはＴｉＮタ
ーゲットを用いたスパッタリング法を用いて形成されて
いる。
次に本発明について図面を参照して説明する。
第１図は本発明の一実施例の断面図である。シリコン基
板１１上に、例えばＳｉＯ２やＰＳＧなどの層間絶縁膜
１２を形成し、フンタクトホール１４を開口し、不純物
拡散層１３を形成し、スパッタリング法を用いてＴｉ膜
１５を２００〜８００人堆積する。以上までは従来と同
じ方法で、次のＴｉＮ膜の形成に本発明の特徴がある。
板１１上に、例えばＳｉＯ２やＰＳＧなどの層間絶縁膜
１２を形成し、フンタクトホール１４を開口し、不純物
拡散層１３を形成し、スパッタリング法を用いてＴｉ膜
１５を２００〜８００人堆積する。以上までは従来と同
じ方法で、次のＴｉＮ膜の形成に本発明の特徴がある。
ＴｉＮ膜の形成は、Ｔｉターゲ、ットを用いたＡｒ＋Ｎ
ｚの混合ガス中での反応性スバ、ツタリング法により行
なわれるが、本発明では４００〜５０００ｐｐｍの酸素
を含有したＴｉターゲットを使用してＴｉＮ膜１６を８
００〜１０００人堆積する。
ｚの混合ガス中での反応性スバ、ツタリング法により行
なわれるが、本発明では４００〜５０００ｐｐｍの酸素
を含有したＴｉターゲットを使用してＴｉＮ膜１６を８
００〜１０００人堆積する。
次に、ＴｉＮ膜１６の結晶性を良くするため、ランプア
ニールにて、５００〜９００℃、２０〜６０秒の熱処理
をＮ２やＮＨ３などの窒化雰囲気中で行なったあと、Ａ
β配線を０５〜１．２μｍの厚さで形成し、３層積層電
極を形成する。
ニールにて、５００〜９００℃、２０〜６０秒の熱処理
をＮ２やＮＨ３などの窒化雰囲気中で行なったあと、Ａ
β配線を０５〜１．２μｍの厚さで形成し、３層積層電
極を形成する。
本発明のその他の実施例としては、ＴｉＮ膜１６の形成
において、４００〜５０００ｐｐｍの酸素を含有１−た
ＴｉＮ化合物ターゲットを用いてＡｒガス中てジノζツ
タリングを行う。ＴｉＮ化合物ターゲットは、その加工
性の悪さによりターゲットを作成することが困難で、ま
た安定な材質を得ることも困難ではあるが、スパッタリ
ングの際に反応性スパッタリング法で、プロセスマージ
ンヲ決定する要因の１つであるＡｒとＮ２の混合比を考
慮する必要がないという利点がある。
において、４００〜５０００ｐｐｍの酸素を含有１−た
ＴｉＮ化合物ターゲットを用いてＡｒガス中てジノζツ
タリングを行う。ＴｉＮ化合物ターゲットは、その加工
性の悪さによりターゲットを作成することが困難で、ま
た安定な材質を得ることも困難ではあるが、スパッタリ
ングの際に反応性スパッタリング法で、プロセスマージ
ンヲ決定する要因の１つであるＡｒとＮ２の混合比を考
慮する必要がないという利点がある。
以上説明したように本発明は、一定量の酸素を含んだタ
ーゲットを用いてＴｉＮを形成するため、ＴｉＮの結晶
化向上のための熱処理の際に、膜中に微量台まれる酸素
がＴｉＮ膜の大幅の収縮を緩和し、微細なりラックの発
生を防ぐ効果を有する。
ーゲットを用いてＴｉＮを形成するため、ＴｉＮの結晶
化向上のための熱処理の際に、膜中に微量台まれる酸素
がＴｉＮ膜の大幅の収縮を緩和し、微細なりラックの発
生を防ぐ効果を有する。
この効果を確認するために行なった実験の結果、酸素を
２３０ｐｐｍ含有するＴｉターゲットにてチタン／チタ
ンナイトライド膜を形成し、熱処理を行なった試料は微
細クラックに起因される層抵抗のばらつきがα／マー５
〜３０％であったのに対し、酸素を４８０ｐｐｍ含有す
るＴｉターゲットではα／マ＝１〜５％と、熱処理前と
ほとんど変わらなかった。
２３０ｐｐｍ含有するＴｉターゲットにてチタン／チタ
ンナイトライド膜を形成し、熱処理を行なった試料は微
細クラックに起因される層抵抗のばらつきがα／マー５
〜３０％であったのに対し、酸素を４８０ｐｐｍ含有す
るＴｉターゲットではα／マ＝１〜５％と、熱処理前と
ほとんど変わらなかった。
第２図に、ターゲット内酸素含有量と、接合リーク不良
率およびエレクトロマイグレーション試験の平均故障時
間（Ｍｅａｎ Ｔｉｍｅ ｔｏ Ｆｅ１ｌｕｒｅ：ＭＴ
Ｆ）との関係を示す。ターゲット内の酸素含有量が少な
い時、ランプアニールによりＴｉＮ膜に微細なりラック
が発生し、接合リーク不良が発生しやすい。また、ター
ゲット内酸素含有量が多い時、ＴｉＮ膜の層抵抗が急激
に増大するため、エレクトロマイグレーション耐性が低
下し、ＭＴＦが下がる。ここでターゲット内酸素含有量
の適性値は第２図より４００〜５０００ｐｐｍとする。
率およびエレクトロマイグレーション試験の平均故障時
間（Ｍｅａｎ Ｔｉｍｅ ｔｏ Ｆｅ１ｌｕｒｅ：ＭＴ
Ｆ）との関係を示す。ターゲット内の酸素含有量が少な
い時、ランプアニールによりＴｉＮ膜に微細なりラック
が発生し、接合リーク不良が発生しやすい。また、ター
ゲット内酸素含有量が多い時、ＴｉＮ膜の層抵抗が急激
に増大するため、エレクトロマイグレーション耐性が低
下し、ＭＴＦが下がる。ここでターゲット内酸素含有量
の適性値は第２図より４００〜５０００ｐｐｍとする。
第１図は本発明の実施例断面図、第２図はターゲット内
酸素含有量と、接合リーク電流、ＭＴＦとの関係を示す
図である。 １１・・・・・・シリコン基板、１２・・・・・・層間
絶縁膜、１３・・・・・・不純物拡散層、１４・・・・
・フンタクトホール、１５・・・・・・Ｔｉ膜、１６・
・・・・・ＴｉＮ膜、１７・・・・・・Ａｎ配線。 代理人 弁理士 内 原 晋 ターグツＬ内酸素＃１ 第２ 図 ＝１４
酸素含有量と、接合リーク電流、ＭＴＦとの関係を示す
図である。 １１・・・・・・シリコン基板、１２・・・・・・層間
絶縁膜、１３・・・・・・不純物拡散層、１４・・・・
・フンタクトホール、１５・・・・・・Ｔｉ膜、１６・
・・・・・ＴｉＮ膜、１７・・・・・・Ａｎ配線。 代理人 弁理士 内 原 晋 ターグツＬ内酸素＃１ 第２ 図 ＝１４
Claims (1)
- シリコン基板上に、バリアメタル膜であるチタン（Ｔ
ｉ）膜，チタンナイトライド（ＴｉＮ）膜、その上にア
ルミニウム膜を堆積して３層積層電極を形成する工程に
おいて、前記チタンナイトライド膜を酸素を４００〜５
０００ｐｐｍ含有するＴｉあるいはＴｉＮターゲットを
用いたスパッタリング法を用いて形成することを特徴と
する半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2315333A JP2785482B2 (ja) | 1990-11-20 | 1990-11-20 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2315333A JP2785482B2 (ja) | 1990-11-20 | 1990-11-20 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04186726A true JPH04186726A (ja) | 1992-07-03 |
| JP2785482B2 JP2785482B2 (ja) | 1998-08-13 |
Family
ID=18064151
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2315333A Expired - Lifetime JP2785482B2 (ja) | 1990-11-20 | 1990-11-20 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2785482B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100342826B1 (ko) * | 1995-08-22 | 2002-10-31 | 주식회사 하이닉스반도체 | 반도체소자의베리어금속층형성방법 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63259075A (ja) * | 1987-04-14 | 1988-10-26 | Nippon Mining Co Ltd | 窒化チタンタ−ゲツトとその製造方法 |
| JPH02249274A (ja) * | 1989-03-23 | 1990-10-05 | Seiko Epson Corp | 半導体装置の製造方法 |
-
1990
- 1990-11-20 JP JP2315333A patent/JP2785482B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63259075A (ja) * | 1987-04-14 | 1988-10-26 | Nippon Mining Co Ltd | 窒化チタンタ−ゲツトとその製造方法 |
| JPH02249274A (ja) * | 1989-03-23 | 1990-10-05 | Seiko Epson Corp | 半導体装置の製造方法 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100342826B1 (ko) * | 1995-08-22 | 2002-10-31 | 주식회사 하이닉스반도체 | 반도체소자의베리어금속층형성방법 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2785482B2 (ja) | 1998-08-13 |
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